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[摘 要]碳纤维技术在我国结构加固工程中的应用，提高了建筑结构的加固效果，并且已经获得了广泛的应用。本位先是对碳纤维片进行了概述，又对详细分析了碳纤维技术在结构加固工程中的应用案例。
[关键词]碳纤维技术 结构加固工程 应用
中图分类号：TF19 文献标识码：TF 文章编号：1009―914X（2013）34―0226―01
随着我国科学技术的进步，建筑结构的的问题越来越受到人们的重视，特别是结构的修补问题，现阶段，世界上的许多建筑都亟需解决这一个问题。为了对结构进行加固，碳纤维被应用到结构加固的工程之中，已经从建筑混凝土的应用，推广到了钢结构、砌体结構等，以提高建筑结构的加固效果。
一、碳纤维片的概述
碳纤维增强聚合物翻译成英语是Carbon Fiber Reinforced Polymer，简称为CFRP，在20世纪80年代出现的一种较为新型的建筑材料，属于增强纤维的一种，既具有碳材料本身所固有的特性，又具备纺织纤维所具备的可加工性，还具有很多的优势特点，例如高强、重量轻、耐腐蚀性好以及高弹性等。通常情况下，在混凝土结构的加固工程中都是应用强度较高的碳纤维片进行工程的施工，最普遍的有碳纤维布、碳纤维板两种形式，这两种碳纤维形式的抗拉强度比普通的钢筋高上10倍左右，弹性模量也比钢筋高，更何况碳纤维中没有与钢筋屈服点相类似的位置存在，它在发挥抗拉强度之前，一直处在弹性的状态，它的各项力学指标是：抗拉强度的标准值大于3000MPa，弹性模量大于2.1×105MPa以及延伸率大于1.4%。将碳纤维的抗拉强度应用到建筑结构的加固工程中，使用专门的粘结性强的粘接剂，遵照一定的施工工序把碳纤维板或者是碳纤维布粘接在建筑结构柱、梁以及板的表面上，一般情况下，使用的粘接剂都是树脂。等到建筑结构的表面都被粘接上碳纤维布或者是碳纤维板之后，就会对建筑结构的变型力进行约束，且约束在一定的范围内，有效控制了建筑结构的损伤程度。这种建筑结构的加固方法就叫做碳纤维片加固混凝土结构的技术。
二、碳纤维技术在结构加固工程中的应用案例
在某一大型国企为员工建设的住宅功能的小区内，为了方便员工的休闲、娱乐以及运动活动的开展，特地设计了一座会所，此会所有3层，且还拥有一个地下室。在地下室中主要放置一些机电设备，变成了专用的机电设备用房，会所的一楼主要用于台球活动，但是，现在会所地下室中的一台变压器出现故障，且不能被修复，而在会所原来的设计图纸中，并没有把机电设备更换时需要的洞口预留出来，因此增加了会所地下室中变压器更换的难度。最后经过物业、业主和设计师进行认真、细致的探讨之后，决定将会所首层的楼层地板凿开，对地下室中的变压器进行更换，并在一楼的开洞处留出一个机电设备更换所需的洞口出来，以方便以后会所地下室中的机电设备出现无法修复的故障时，更换机电设备使用。
在进行此方案的施工之前，需要对建筑结构的受力进行仔细的核对。由于在进行地下室中变压器的更换时，需要将变压器吊进或者是吊出，需要使用到脚手架，而脚手架的支撑脚搭设需要在开洞口附近的会所的梁和板上，通过对建筑结构的荷载力进行细致的分析，并对会所结构梁、板的受力进行了认真的调查，校核之后发现，脚手架搭设所带来的荷载力大于设计时所考虑到的荷载力，因此设计师和施工人员进行探讨之后，遂决定对会所的结构进行加固。并对各加固方案进行了细致的调查和对比，以选择最优化的加固方案进行施工。如果使用传统的增加梁柱截面以及增加配筋等方法进行会所结构的加固时，需要的施工时间较长，且施工较为复杂，需要的施工场所较大，会给本小区人们的出行和生活带来一定程度的不便，使用碳纤维技术进行会所的结构加固时，就不存在着这些问题，因此在与业主进行商讨之后，决定选用碳纤维技术进行会所的结构加固工程施工。
1、吊装孔的加固方案
会所的第一层楼板的局部平面图和吊装孔加固方案的平面布置图如图一所示：
对会所的结构现状进行分析，并与吊装变压器时的运输路线、脚手架的搭设方法进行充分的考虑和结合之后，决定对会所结构的梁KL12根、L12根以及L21根等进行碳纤维板的加固，并对会所内承受荷载力的结构进行认真的分析，发现梁KL1和KL2是会所结构中主要的承重梁，挠度要比其他梁承受荷载时产生的挠度大，通过对其进行粘钢加固的方式较为合理；梁L1和L2承受荷载力时所产生的挠度较小，因此使用碳纤维的加固方式较为合理。在预留出机电设备更换时所需的开洞时，需要在开凿洞一端的最长梁与吊装孔之间，加设一个牛腿的设置，并将钢筋植入到会所的梁内，并在牛腿上设置出槽钢，在依次放上花纹钢和橡胶软垫。为了降低在施工过程中对洞口梁的转角的损坏度，要在洞口的四周安装上角钢保护码，并在钢板上将原来的地毯铺设上即可。
2、碳纤维片的设计
在本次工程结构加固施工中，使用的是型号是Hex—3R Carbon Wrop.117的碳纤维材料，其抗拉强度是3860MPa，弹性模量是226GPa，延伸率是1.7%，且单位重量是300g/m2.通常情况下，碳纤维材料的两种形式中，碳纤维板具有较强的刚度，因此在混凝土的表面平整和无缺陷中比较适用，但是与混凝土基层的粘附力不强，因此决定用碳纤维布来进行结构加固工程的施工。
碳纤维技术对会所结构进行加固的施工程序如下：
（1）施工装备
此次建筑结构的加固施工需要在温度大于5℃的环境内进行，并要充分考虑到碳纤维布粘接时所用到的树脂温度，如果施工温度低于5℃的话，就需要使用低温的树脂进行施工或者是对其进行环境升温的处理。
（2）混凝土的表面处理
对会所结构中的梁、板表面进行施工，通过人工对其进行铲除，将梁、板中的混凝土结构层露出来，对于局部有缺陷的梁、板，使用修补材料进行修补，并对其进行打磨平整，并在会所梁的转角位置进行倒角的施工，并将倒角的形状打磨成圆弧状，且圆弧的半径需要大于20mm，最后需要将梁、板上裸露出来的混净土表面清理干净，并需要一直保持干净的状态。
（3）树脂的施工
根据环境温度，选用较为合理的树脂，按照树脂施工的要求进行涂抹，可以使用滚筒刷将树脂较为均匀的涂抹到梁、板上裸露出的混凝土表面，直到树脂干燥完成后，才能继续后续的施工。
（4）找平处理
对于梁、板上裸露出的混凝土表面进行找平处理，将混凝土表面存在的凹点，用材料填补平整，并且要保证没有棱角的存在。
（5）碳纤维布的粘贴
首先先将碳纤维布裁剪成工程施工所需要的尺寸，在将树脂均匀地涂抹于混凝土表面，厚度约为1—3mm左右，最好是中间厚两边薄的类型；其次是使用滚筒沿着一定的方向对碳纤维进行滚压，以求能够将气泡排除去，保证树脂与碳纤维布之间的沁合度，在使用滚筒对碳纤维布进行滚压的过程中，要保证不损伤到碳纤维布，要保证在施工的过程中，碳纤维布要远离电源和电气设备，并确保碳纤维布与混凝土的粘接面积大于95%。
在加固工程完成一周后，就可以对变压器进行更换了。
结语：
综上所述，碳纤维技术在结构加固工程中的应用，具有很多的优势，因此在我国应用范围越来越广阔，能够大大提高建筑结构的荷载承受能力，提高建筑结构的坚固度，方便一些施工。碳纤维技术在我国的应用前景一片光明。
参考文献
[1]程玉姣.建筑物加固技术：碳纤维结构加固及质量控制[J].商品与质量，2011（10）
[2]张帆.某建筑工程如何应用碳纤维结构加固方法[J].科学与财富，2011（07）
[3]胡翔，何琍琍.应用碳纤维结构加固技术加固南山矿凹选主厂房[J].安徽冶金科技职业学院学报，2010（04）
[4]李娟，王俊岩.碳纤维结构加固施工方法在某铁路桥梁病害治理中的应用[J].山东煤炭科技，2010（04）
[5]李国辉.碳纤维结构加固技术的原理及在建筑结构中的应用[J].黑龙江科技信息，2008（13）
[关键词]碳纤维技术 结构加固工程 应用
中图分类号：TF19 文献标识码：TF 文章编号：1009―914X（2013）34―0226―01
随着我国科学技术的进步，建筑结构的的问题越来越受到人们的重视，特别是结构的修补问题，现阶段，世界上的许多建筑都亟需解决这一个问题。为了对结构进行加固，碳纤维被应用到结构加固的工程之中，已经从建筑混凝土的应用，推广到了钢结构、砌体结構等，以提高建筑结构的加固效果。
一、碳纤维片的概述
碳纤维增强聚合物翻译成英语是Carbon Fiber Reinforced Polymer，简称为CFRP，在20世纪80年代出现的一种较为新型的建筑材料，属于增强纤维的一种，既具有碳材料本身所固有的特性，又具备纺织纤维所具备的可加工性，还具有很多的优势特点，例如高强、重量轻、耐腐蚀性好以及高弹性等。通常情况下，在混凝土结构的加固工程中都是应用强度较高的碳纤维片进行工程的施工，最普遍的有碳纤维布、碳纤维板两种形式，这两种碳纤维形式的抗拉强度比普通的钢筋高上10倍左右，弹性模量也比钢筋高，更何况碳纤维中没有与钢筋屈服点相类似的位置存在，它在发挥抗拉强度之前，一直处在弹性的状态，它的各项力学指标是：抗拉强度的标准值大于3000MPa，弹性模量大于2.1×105MPa以及延伸率大于1.4%。将碳纤维的抗拉强度应用到建筑结构的加固工程中，使用专门的粘结性强的粘接剂，遵照一定的施工工序把碳纤维板或者是碳纤维布粘接在建筑结构柱、梁以及板的表面上，一般情况下，使用的粘接剂都是树脂。等到建筑结构的表面都被粘接上碳纤维布或者是碳纤维板之后，就会对建筑结构的变型力进行约束，且约束在一定的范围内，有效控制了建筑结构的损伤程度。这种建筑结构的加固方法就叫做碳纤维片加固混凝土结构的技术。
二、碳纤维技术在结构加固工程中的应用案例
在某一大型国企为员工建设的住宅功能的小区内，为了方便员工的休闲、娱乐以及运动活动的开展，特地设计了一座会所，此会所有3层，且还拥有一个地下室。在地下室中主要放置一些机电设备，变成了专用的机电设备用房，会所的一楼主要用于台球活动，但是，现在会所地下室中的一台变压器出现故障，且不能被修复，而在会所原来的设计图纸中，并没有把机电设备更换时需要的洞口预留出来，因此增加了会所地下室中变压器更换的难度。最后经过物业、业主和设计师进行认真、细致的探讨之后，决定将会所首层的楼层地板凿开，对地下室中的变压器进行更换，并在一楼的开洞处留出一个机电设备更换所需的洞口出来，以方便以后会所地下室中的机电设备出现无法修复的故障时，更换机电设备使用。
在进行此方案的施工之前，需要对建筑结构的受力进行仔细的核对。由于在进行地下室中变压器的更换时，需要将变压器吊进或者是吊出，需要使用到脚手架，而脚手架的支撑脚搭设需要在开洞口附近的会所的梁和板上，通过对建筑结构的荷载力进行细致的分析，并对会所结构梁、板的受力进行了认真的调查，校核之后发现，脚手架搭设所带来的荷载力大于设计时所考虑到的荷载力，因此设计师和施工人员进行探讨之后，遂决定对会所的结构进行加固。并对各加固方案进行了细致的调查和对比，以选择最优化的加固方案进行施工。如果使用传统的增加梁柱截面以及增加配筋等方法进行会所结构的加固时，需要的施工时间较长，且施工较为复杂，需要的施工场所较大，会给本小区人们的出行和生活带来一定程度的不便，使用碳纤维技术进行会所的结构加固时，就不存在着这些问题，因此在与业主进行商讨之后，决定选用碳纤维技术进行会所的结构加固工程施工。
1、吊装孔的加固方案
会所的第一层楼板的局部平面图和吊装孔加固方案的平面布置图如图一所示：
对会所的结构现状进行分析，并与吊装变压器时的运输路线、脚手架的搭设方法进行充分的考虑和结合之后，决定对会所结构的梁KL12根、L12根以及L21根等进行碳纤维板的加固，并对会所内承受荷载力的结构进行认真的分析，发现梁KL1和KL2是会所结构中主要的承重梁，挠度要比其他梁承受荷载时产生的挠度大，通过对其进行粘钢加固的方式较为合理；梁L1和L2承受荷载力时所产生的挠度较小，因此使用碳纤维的加固方式较为合理。在预留出机电设备更换时所需的开洞时，需要在开凿洞一端的最长梁与吊装孔之间，加设一个牛腿的设置，并将钢筋植入到会所的梁内，并在牛腿上设置出槽钢，在依次放上花纹钢和橡胶软垫。为了降低在施工过程中对洞口梁的转角的损坏度，要在洞口的四周安装上角钢保护码，并在钢板上将原来的地毯铺设上即可。
2、碳纤维片的设计
在本次工程结构加固施工中，使用的是型号是Hex—3R Carbon Wrop.117的碳纤维材料，其抗拉强度是3860MPa，弹性模量是226GPa，延伸率是1.7%，且单位重量是300g/m2.通常情况下，碳纤维材料的两种形式中，碳纤维板具有较强的刚度，因此在混凝土的表面平整和无缺陷中比较适用，但是与混凝土基层的粘附力不强，因此决定用碳纤维布来进行结构加固工程的施工。
碳纤维技术对会所结构进行加固的施工程序如下：
（1）施工装备
此次建筑结构的加固施工需要在温度大于5℃的环境内进行，并要充分考虑到碳纤维布粘接时所用到的树脂温度，如果施工温度低于5℃的话，就需要使用低温的树脂进行施工或者是对其进行环境升温的处理。
（2）混凝土的表面处理
对会所结构中的梁、板表面进行施工，通过人工对其进行铲除，将梁、板中的混凝土结构层露出来，对于局部有缺陷的梁、板，使用修补材料进行修补，并对其进行打磨平整，并在会所梁的转角位置进行倒角的施工，并将倒角的形状打磨成圆弧状，且圆弧的半径需要大于20mm，最后需要将梁、板上裸露出来的混净土表面清理干净，并需要一直保持干净的状态。
（3）树脂的施工
根据环境温度，选用较为合理的树脂，按照树脂施工的要求进行涂抹，可以使用滚筒刷将树脂较为均匀的涂抹到梁、板上裸露出的混凝土表面，直到树脂干燥完成后，才能继续后续的施工。
（4）找平处理
对于梁、板上裸露出的混凝土表面进行找平处理，将混凝土表面存在的凹点，用材料填补平整，并且要保证没有棱角的存在。
（5）碳纤维布的粘贴
首先先将碳纤维布裁剪成工程施工所需要的尺寸，在将树脂均匀地涂抹于混凝土表面，厚度约为1—3mm左右，最好是中间厚两边薄的类型；其次是使用滚筒沿着一定的方向对碳纤维进行滚压，以求能够将气泡排除去，保证树脂与碳纤维布之间的沁合度，在使用滚筒对碳纤维布进行滚压的过程中，要保证不损伤到碳纤维布，要保证在施工的过程中，碳纤维布要远离电源和电气设备，并确保碳纤维布与混凝土的粘接面积大于95%。
在加固工程完成一周后，就可以对变压器进行更换了。
结语：
综上所述，碳纤维技术在结构加固工程中的应用，具有很多的优势，因此在我国应用范围越来越广阔，能够大大提高建筑结构的荷载承受能力，提高建筑结构的坚固度，方便一些施工。碳纤维技术在我国的应用前景一片光明。
参考文献
[1]程玉姣.建筑物加固技术：碳纤维结构加固及质量控制[J].商品与质量，2011（10）
[2]张帆.某建筑工程如何应用碳纤维结构加固方法[J].科学与财富，2011（07）
[3]胡翔，何琍琍.应用碳纤维结构加固技术加固南山矿凹选主厂房[J].安徽冶金科技职业学院学报，2010（04）
[4]李娟，王俊岩.碳纤维结构加固施工方法在某铁路桥梁病害治理中的应用[J].山东煤炭科技，2010（04）
[5]李国辉.碳纤维结构加固技术的原理及在建筑结构中的应用[J].黑龙江科技信息，2008（13）